基于DSP技术的任意波形发生器的设计与实现

Um ax、U i m n、Qm ax、Qm i n。

对于Um ax、Um i n的整定,可参照当地的电网运行规程,设定合格电压的上下限。

例如:如果当地10k V的合格电压的范围为9.8~10.7kV,因此Um ax设定为10.7,Um i n设定为10.0,对于10k V因馈线长网损较大的特殊情况,可将Um i n适当增大。

4.1.2 无功Qm ax、Qm in的整定
Qm ax与Qm i n的整定比较复杂,因为Q与负荷大小密切相关。

对于Qm ax、Qm i n的整定,应先根据当地电网对于功率因数的运行规定,确定COS m ax及CO S m i n。

例如: COS m ax规程允许0.98,COS m in规程允许0.9。

现假设对于一台两卷变压器,容量为50000kVA。

现考虑该台变压器运行在额定负荷的80%情况下,则可得出Qm ax及Qm i n在80%的额定负荷条件下的值:
Qm ax=80%*S* (1-CO S m i n*COS m in
=17436kV ar
Qm i n=80%*S* (1-CO S m ax*COS m ax
=7960k V ar
因为负荷是变化的,因此Qm ax与Qm in随着不同的负荷变化而变化。

因此VQ C软件一般都要求分时段执行定值。

所以可根据当地的负荷变化规律,在不同的时段整定不同的Qm ax与Qm i n大小。

本装置有可分为5个时段。

4.2 投退一组并联电容器对电压的变化率 U
确定投一组并联电容器对母线电压的影响,通常比较困难。

因为负荷受时间、季节的变化而不同,因此要精确整定是比较困难的。

可以利用综合自动化系统的遥测数据来确定此定值。

4.3 投一组并联电容器对无功的变化率
对于一组并联电容器,其出厂铭牌都会注明其容量,例如对于某电容器组,其参数为5010k V ar,则其容量可直接作为投一组并联电容器对无功的变化大小,例如对于上述电容,则其对无功的变化率为5010k V ar。

5 结束语
本装置是分散式的电压无功控制方式,即在各个变电站中,自动调节有载调压变压器分接头和自动投切无功补偿设备,以控制当地的电压无功功率在合格的范围内。

从整个电网的宏观角度来看,此种方式缺乏潮流的大局观,因此存在不可避免的局限性。

为了实现全电网的无功优化控制,提高系统运行的可靠性和经济性,最好的无功控制方式为集中式控制,即调度中心对各个变电站的变压器的分接头和无功补偿设备进行统一的控制。

集中式控制是电力调度控制发展的最高阶段。

对于集中式电压无功控制的理论及算法,目前有不少的成果,如基于灾变遗传算法的无功规划优化等。

对于集中式控制的算法等问题,仍有待进一步的研究探讨。

参考文献
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航天大学出版社.1999.
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[4]叶芃生.电网无功连续补偿方法及补偿装置[P].中国,
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[5]王兆安.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版
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[6]陈乐柱,陈志军,王蓉.基于DSP+CPLD的新型高压连续无
功补偿控制器的研制[J].自动化仪表2007,22(1):16-20.
[7]张振乾,王毅.基于ATT7022A的抽油机动态无功补偿控制器
的研制[J].仪器仪表用户.2007,14(5):40-41.
作者简介:刘志军(1965-),男,助理工程师,研究方向为电力系统自动化;袁凤民(1963-),男,助理工程师,研究方向为电力系统自动化;杨柱梁(1973-),女,助理工程师,研究方向为电力系统自动化。

收稿日期:2008-09-08(8417)
文章编号:1671-1041(2009)01-0094-02
基于DSP技术的任意波形发生器的设计与实现
郎晓杰,崔 涛,刘 刚
(长春工业大学电气与电子工程学院,长春130012)
摘要:本文介绍应用DSP技术对任意波形的产生、实现及输出进行控制,结合LabW i ndows/CVI开发软件,设计实现任意波形产生的操作面板。

通过在操作面板上选择正弦波、三角波、锯齿波等常用波形以及手工绘制任意波形,经过归整、数/模转换、滤波和放大,实现了波形连续平滑的输出。

关键词:DSP技术;波形产生;输出控制
中图分类号:TP272 文献标识码:B
Design and realization of arbitrary wavefor m generator based on DSP technology
LANG X iao j i e,CU I T ao,L IU G ang (Schoo l of E lectri city and E lectronic Eng i neeri ng,Changchun University o f Techno l ogy,Changchun130012,Chi na)
Abstrac:t This arti c le introduced that using t he DSP t echnology t o control arbitrary wavefor m's pr oduc tion,rea lization and out pu,t w ith LabW indows/CVI development soft ware,des i g ned t o achi e ve arbi
tr ary wavef or m of the operati o n pane.l Through chooses s ine wave, tri a ngular wave,rec t angular wave,and ot her co mm only used wave f or m,ar b itrary hand draw ing wavef or m on the operati o n pane,l a ft er conso lidati o n,A/D conversion,filteri n g and a m plifier,the profile's conti n uous ly s m ooth out putwas realized.
Key w ords:DSP Techno l o gy;wavefor m generati o n;out put control
电子技术的发展在智能仪器与仪表方面取得了广泛运用,在工程实践中需要波形任意设置,幅值和频率可调的智能信号发生器,可通过PC机来设定所需要产生信号源的种类和频率,同时利用PC机屏幕显示波形的相关信息。

1 设计方案
本论文在分析了现有波形发生器设计方案的基础上,合理地使用了直接数字频率合成技术,以D SP芯片为核心,利用LabW i ndow s/CV I作为开发工具,设计实现任意波形产生操作
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面板,通过在界面上选择正弦波、三角波、锯齿波等常用波形或手工绘制出用于测试所需要的任意波形,并设置波形参数,产生符合要求的波形。

然后由相应程序将波形采样数据的保存为数组文件并传送给DSP,波形数据在DSP 的控制下从波形存储器RAM 中读出,送到D /A 转换器中,经过数/模转换和低通滤波器滤波,以及控制可编程增益运放电路实现对波形幅度调整,从而得到用户所需要的波形。

2 系统总体设计
本设计由PC 机操作面板、DSP 控制系统和D /A 转换及其滤波输出三个模块电路构成,其结构如图1所示。

图1 电路结构框图
2.1 PC 机操作面板
利用L ab W i ndo w s /CV I7.0在上位机开发了一个生成任意波形数据的虚拟仪器操作界面,通过在操作界面上选定输出常用波形的种类和参数,或者根据需要手工绘制一个任意波形,产生波形数据。

任意信号发生器的操作界面如图2所示,选择波形包括常用波形的正弦波、三角波、锯齿波和手工绘制的任意波形。

操作说明如下:
!设置波形参数:选择波形后设置相关波形参数,用于控制产生相应的波形各点的幅度数据。

!波形窗口:显示波形的区域。

在选择常用波形种类为正弦波、三角波、锯齿波时,按下∀显示波形#按钮,波形窗口中则按所生成波形各点的幅度数据显示生成的波形;在选择手工绘制任意波形时,按下∀开始绘制#按钮,波形窗口中出现光标,此时通过按住鼠标左键、拖动,便可在其中绘制出任意波形。

停止时按下∀绘制结束#按钮。

!输出:按下∀输出#按钮,则生成波形各点的幅度量化数据通过上位机的U SB 接口,传送到下位机的波形RAM 中。

!退出:按下∀退出#按钮,结束软件运行。

图2 任意波形发生器操作界面
2.2 波形数据产生2.2.1 常用波形的数据生成
常用波形如正弦波、三角波、锯齿波均可调用Lab W i n do w s /CV I 的函数来生成。

!正弦波∃∃∃S i ne W ave(i nt n ,doub le a m p ,double ,f doub l e *phase ,doub le x [])
!三角波∃∃∃T r i ang le W ave (i nt n ,double amp ,doub le ,f double *phase ,double x[])
!锯齿波∃∃∃Saw tooth W ave (i n t n ,double a m p ,double ,f double *phase ,double x[])
函数形式中各参数的描述以及调用函数生成波形数据时所取的值如下:
!n 为数组长度,即生成波形点的幅度数据。

设为4096(波形RAM 的存储深度为4096个单元)。

!amp 为波形的幅度值,存储到波形RAM 中的数据只是幅度的相对值,不是硬件系统输出波形的真正幅度值。

设为1(相当于直接对生成波形的幅度数据进行了归整处理)。

!phase 为doub l e 型的指针变量,表示波形的初始相位。

!f 为信号频率,用∀周期数/点数#的形式给出,设计一个周期的波形采样4096个点的数据,所以调用函数时,其值设为f/(*f 4096)。

!x 为存放波形的数组,调用函数时,数组长度设为4096。

2.2.2 任意波形的数据生成
用鼠标手工绘制波形时,使用了L ab W i ndow s/CV I 中的定时控件T i m er 。

在波形窗口的坐标区上当按下鼠标左键不放沿任意方向拖动鼠标手工绘制波形时,定时控件的回调函数每1m s 被触发一次(编程时先设定调用定时控件的回调函数的具体时间间隔,本软件设定为1m s),每执行一次该函数便采集一个离散点,获取了当前光标点的横、纵坐标,如此操作就得到了一系列的离散点。

由于受用户拖动鼠标的速度均匀性影响,使得相临离散点之间的间隔不等,还有许多波形点没有赋值,这就需要在相临的离散点之间插值计算出空缺点的幅值。

2.3 系统控制
系统控制部分采用DSP 芯片TM S320VC5402为核心,控制对波形数据的接受和传送,以及对数据存储器、程序存储器、D /A 转换器、可编程增益放大器等器件进行协调控制。

波形数据经过归整传送到扩展的数据存储器IS61LV 6416L 保存起来,控制程序存到扩展FLAS H 程序存储器AT 49LV 1024A 中,D SP 通过控制16位高精度的数/模转换芯片AD 7846、高阶可调低通开关电容滤波器M AX293和对可编程增益模块控制,实现波形的连续平滑输出。

3 结束语
基于DSP 技术的波形产生充分利用了DSP 高速而精确的运算能力以及内部操作极大的灵活性,使得产生的信号波形精度高、稳定性好。

同时利用L abW i ndow s/CV I 实现任意波形发生器上位机操作面板的设计,实现操作简单、灵活。

参考文献
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北京航空航天大学出版社.2002.
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[4]戴逸民.频率合成与锁相技术[M ].合肥:中国科学技术大学
出版社.1995.作者简介:郎晓杰(1982-),女,研究生,主要研究方向为自动化测控技术;崔涛(1981-),男,研究生,主要研究为故障诊断研究;刘刚(1961-),男,教授,长春工业大学人事处副处长,主要研究方向为汽车故障诊断研究。

收稿日期:2008-08-15(8400)
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